2）一般重力释水时，空隙中有结合水、毛细水，所以＜ne；
3）对于粘性土，空隙细小、结合水所占的比例大，所以ne很小，尽管n很大；
4）对于空隙大的岩层（如大的溶隙、裂隙），ne≈≈n。
∵由于A不是实际过水断面，
∴V不是真实流速（假设水流通过骨架与空隙在内的流速），虚拟流速––––渗透流速。
令实际过水断面面积为An（孔隙面积），则渗透流速V与实际流速u之间的关系为：
（
）（因ne为<1的小数，故u>v）
3．水力梯度（I）（hydraulicgradient）
水力梯度––––沿渗透途径水头损失与相应渗透途径长度的比值。
I=-dH/dn
式中：
n为等水头面（线）的外法线方向，也是水头降低的方向。
水在岩石空隙中运动需要克服2个阻力：
4．渗透系数（coefficientofpermeability，hydraulicconductivity）与渗透率（k）
渗透系数––––水力梯度等于1时的渗透流速。
关系：
1）I为定值时，K大，V大；K小，V小（V＝KI）；
2）V为定值时，K大，I小等水位线疏；K小，I大等水位线密。
渗透系数可定量说明岩石的渗透性：
K大→渗透性强；K小→渗透性弱。
一般，松散岩石，岩石颗粒愈粗，渗透系数K愈大。
测定：
a．室内土柱试验（达西试验）；b．野外抽水试验。
我们引入渗透率k（permeability）表征岩层对不同流体的固有渗透性能（intrinsicpermeability），渗透率k仅仅取决于岩石的空隙性质，与渗流的液体性质无关。
渗透系数与渗透率的关系为：
K=k（ρg/μ）
式中：
ρ为液体密度；g为重力加速度；k为液体动力粘滞系数；k的量纲为[L2]，常用单位为达西或cm2。
5．适用范围
达西定律：
V＝KI，V与I的一次方成正比→线性渗透定律。
适用于层流：
Re<1~10。
雷诺数（Reynoldsnumber）一种可用来表征流体流动情况的无量纲数，以Re表示，Re=ρvd/η，其中v、ρ、η分别为流体的流速、密度与黏性系数，d为一特征长度。
例如流体流过圆形管道，则d为管道直径。
绝大多数地下水的运动都服从达西定律。
达西定律（小结）：
1）水文地质定量计算的基础；
2）定性分析水文地质问题的依据；
3）深入掌握其实质，灵活运用。
5．3流网
流线––––是渗流场中某一瞬时的一条线，线上各水质点在此瞬时的流向均与此线相切。
迹线––––渗流场中某一时段内，某一水质点的运动轨迹。
在稳定流条件下→流线与迹线重合。
流网––––在渗流场的某一断面上，由一系列等水头线与流线组成的网格。
流网的画法：
1．均质各向同性介质中的流网（稳定流）
均质各向同性介质中流线与等水头线构成正交网格。
水文地质边界：
a.定水头边界H（t）=c；（一类边界）
b.隔水边界，零通量边界
；（二类边界）
c.地下水面边界。
1）首先根据边界绘制：
a.等水位线平行于地表水体的湿周（图a）；
b.等水位线垂直于隔水边界（图b）；
地下水面：
c.无入渗补给及蒸发排泄，有侧向补给，稳定流动，地下水面是一条流线（图c）；
d.有入渗补给时，地下水面既不是流线，也不是等水头线（图d）。
2）流线由源指向汇
根据补给区、排泄区判断流线的趋向（由补给区指向排泄区）。
从图可见：
1）分水岭处，流线从上指向下→水平→再向上（总的趋向：
流线由补给区指向排泄区）；
2）在分水岭打井，井中水位随井深加大而降低；河谷地带井水位随井深加大而抬高；
3）由分水岭到河谷，流线加密，流量增大，地下径流加强；
4）由地表向深部，地下径流减弱；
5）河谷下方，地下水的矿化度最高。
2．层状非均质介质中的流网
1）两层介质，渗透系数K2>K1，K2=3K1；
K2中流线密度为K1的3倍，因此，K2径流强，流量大，更多的流量通过渗透性好的介质。
2）两块介质：
a.K1中等水位（头）线密，间隔数为K2的3倍；K1中水力梯度大，K2中水力梯度小；
b.在渗透较差的K1中，消耗的机械能大，是K2的3倍。
３）流线与岩层界面斜交
流线发生折射，服从下列规律：
（证明见地下水动力学）
θ为流线与分界面法线的夹角。
3．含水层中存在透镜体时
透镜体：
a.渗透性强→流线向其汇聚；
b.渗透性弱→流线绕流。
5．4饱水粘土中水的运动规律
根据实验，渗透流速V与水力梯度I主要存在三种关系：
1）V—I为通过原点的直线，服从达西定律；
2）V—I不通过原点：
a.V=0，I0，I>Io；
3）V—I通过原点：
a.曲线，IIo；
式中：
Io––––称为起始水力梯度；
V—I直线部分可表示为：
V=K（I—Io）。
思考题
1.渗流？
2.渗流场？
3.层流运动？
4.紊流运动？
5.稳定流？
6.非稳定流？
7.渗透流速？
8.实际流速?
9.有效孔隙度？
10.水力梯度？
11.渗透系数？
12.流网？
13.流线？
14.迹线？
15.据地下水流动状态，地下水运动分为和。
16.据地下水运动要素与时间的关系，地下水运动分为和。
17.水力梯度为定值时，渗透系数，渗透流速就。
18.渗透流速为定值时，渗透系数，水力梯度。
19.渗透系数可以定量说明岩石的。
渗透系数愈大，岩石的透水能力。
20.流网是由一系列与组成的网格。
21.在均质各向同性介质中，地下水必定沿着水头变化最大的方向，即垂直于的方向运动，因此，流线与等水头线构成。
22.流线总是由指向。
23.如果规定相邻两条流线之间通过的流量相等，则流线的疏密可以反映，等水头线的疏密则说明水力梯度的。
24.说明达西定律中各项物理意义？
25.渗流的驱动力是什么?
如何表征其大小?
26.地下水的质点流速、实际流速、渗透流速有何关系?
如何确定这些流速?
27.达西公式的应用条件是什么?
28.如何理解达西定律体现了质量守恒和能量守恒原理?
29.图5.10为河间地块剖面二维地下水稳定流动，两河水位相等、均匀稳定入渗。
试在剖面图上示意画出潜水水位线与流网，标明地下分水岭，并用达西定律简述理由；以隔水底板为基准面，请根据你绘制得出的流网标出A点的测压水头H、位置水头z及压力水头h。
30.流网有何特性与用途?
各向同性介质与各向异性介质的流网有何异同?
31.需要在图5.10所示条件下选择垃圾填埋场，试说明该垃圾场放在什么位置上对地下水的污染风险最小?
32.何为渗透流速？
渗透流速与实际流速的关系如何？
33.有效孔隙度与孔隙度、给水度有何关系？
34.影响渗透系数大小的因素有哪些？
如何影响？
35.简述绘制流网图的一般步骤？
36.流网图一般能够反映什么信息？
37.在层状非均质岩层中，流线与岩层界线以一定角度斜交时，发生折射，试写出折射定律，并说明各项的物理意义？
38.叙述粘性土渗透流速（V）与水力梯度（I）主要存在的三种关系？
39.叙述流网的画法，以及利用流网图可解决的问题？
40.在等厚的承压含水层中，实际过水断面面积为400平方米的流量为10000立方米／天，含水层的孔隙度为0.25，试求含水层的实际水流速度和渗透速度。
41.一底板水平的含水层，观测孔A、B、C彼此相距1000米，A位于B的正南方，C则在AB线的东面。
A、B、C的地面高程分别是95、ll0和135米，A中水位埋深为5米，B中和C中的水位埋深分别是30米和35米，试确定通过三角形ABC的地下水流的方向，并计算其水力梯度。
42.有三个地层，每个25米厚，互相叠置，如果在这个层组中设置一个不变流速的垂向水流场，使其顶部h＝120米，底部h＝100米，试计算内部两个边界处的h值（设顶部地层的渗透系数为0.0001米／天，中部地层为0.0005米／天，底部地层为0.001米／天）。
43.考虑一个饱和、均质、各向同性、长方形、垂向剖面ABCDA。
其上部边界为AB，底部边界为DC，左侧边界为AD，右侧边界为BC，使DC的距离为AD的两倍。
BC和DC是不透水的。
AB是一个不变水头边界，h＝100米。
AD被分为两个相等的长度，其上半部分为不透水，下半部分是不变水头边界，h＝40米。
试示意绘出流网图。
44.已知一等厚、均质、各向同性的承压含水层，其渗透系数为15米／天，孔隙度为0.2，沿着水流方向的两观测孔A、B间距L＝1200米，其水位标高分别为Ha＝5.4米，Hb＝3米。
试求地下水的渗透速度和实际速度。
45.已知一等厚、均质、各向同性的承压含水层，其渗透系数为20米／天，A、B两断面间距为5000米，两断面处的承压水头分别为130.2米和125.2米。
试计算两断面间的水力梯度和单宽流量。
46.
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